Miedź charakteryzuje się doskonałym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym, jest bardzo trwała i można ją w 100% poddawać recyklingowi bez utraty właściwości. Poniżej przedstawiamy 10 przyczyn i dowodów na to, że miedź jest najlepszym materiałem do budowy bardziej zrównoważonych systemów energetycznych.
Miedź jako dobry przewodnik prądu elektrycznego i ciepła
1. Każdy kilogram miedzi użyty w systemie energetycznym przynosi oszczędności rzędu od 100 do 7500 kg emisji CO2
Każdy przewodnik w systemie energetycznym ma charakterystyczną oporność. Oznacza to, że część przewodzonej energii elektrycznej zmienia się w ciepło i staje się bezużyteczna. Te straty energii można redukować w zależności od średnicy przewodnika, używając materiałów o lepszym przewodnictwie elektrycznym. Przewodnictwo elektryczne miedzi jest na drugim miejscu za srebrem i jest o 65% lepsze niż aluminium.
ZOBACZ TAKŻE: Rozwój OZE i elektromobilności. Jaką rolę ma do odegrania miedź?
Straty energii można jeszcze bardziej ograniczać, zwiększając średnicę przewodnika. Choć nie można zwiększać tego parametru w nieskończoność, optymalna dla środowiska średnica uzwojeń transformatorów i silników, przewodów elektrycznych i napowietrznych linii trakcyjnych jest znacznie większa niż przewidują to obecne standardy. Redukcja emisji dwutlenku węgla na kilogram miedzi przez cały okres eksploatacji urządzeń wynosi od 100 do 7500 kg, w zależności od zastosowania [1-7].
2. Każdy kilogram miedzi użyty w systemie energetycznym oszczędza od 500 do 50 000 kWh energii pierwotnej
Zmniejszenie strat przez zwiększenie średnicy przewodnika miedzianego przekłada się na mniejszą ilość energii elektrycznej, którą należy wyprodukować, przetransportować i przesłać. Każdy kilogram miedzi użyty w systemie energetycznym przynosi oszczędność pierwotnie wytworzonej energii na poziomie od 500 do 50 000 kWh [1-7]. Ponadto oszczędności te powodują zmniejszenie częstotliwości inwestycji w rozszerzenie sieci i innej infrastruktury.
3. Każdy kilogram miedzi użyty w systemie energetycznym przynosi oszczędności rzędu od 24 do 2400 euro
Oszczędność energii wynikająca ze zwiększenia średnicy przewodnika prowadzi najczęściej do redukcji kosztów eksploatacji systemu. W przypadku intensywnie używanych urządzeń elektrycznych, takich jak przewody, transformatory i silniki elektryczne, koszty straty energii w całym cyklu eksploatacji wielokrotnie przekraczają koszty ich zakupu. 500 do 50 000 kWh oszczędności wynikającej z zastosowania każdego dodatkowego kilograma miedzi generuje na poziomie UE oszczędność od 60 do 6000 euro (zakładając cenę energii w przemyśle 0,12 EUR/kWh i wartość współczynnika energii pierwotnej 2,5).
4. Używanie miedzi zwiększa efektywność przekazywania ciepła
Podobnie jak w przypadku przewodnictwa elektrycznego, przewodnictwo cieplne miedzi ustępuje tylko srebru. Z tego względu miedź jest preferowanym materiałem w zastosowaniach wymagających dobrego przewodnictwa cieplnego, takich jak klimatyzacja czy solarne instalacje ciepłej wody. Wysokie przewodnictwo cieplne miedzi zmniejsza straty ciepła i związaną z nimi emisję dwutlenku węgla.
ZOBACZ TAKŻE: Morska energetyka wiatrowa. W Europie rośnie na potęgę, co z Polską?
Miedź jako materiał przyjazny dla środowiska
5. Miedź można poddać recyklingowi w 100%, bez straty jej właściwości
W przeciwieństwie do przewodników aluminiowych, które trzeba wytwarzać za każdym razem z nowo wyprodukowanego metalu, przewodniki miedziane mogą być produkowane w 100% z metalu pochodzącego z recyklingu. W roku 2010 44% miedzi używanej w Europie pochodziło z recyklingu. Energia potrzebna do recyklingu stanowi tylko 20% energii potrzebnej do produkcji metalu (z kopalnej rudy). Ponadto względnie wysoka cena miedzi i łatwość jej odzyskiwania jest ważnym czynnikiem zachęcających do recyklingu zużytych urządzeń, które w przeciwnym wypadku byłyby utracone.
6. Kompaktowość przewodników miedzianych przekłada się na oszczędność innych materiałów
Średnica przewodnika miedzianego o takiej samej mocy i efektywności jest o około 40% mniejsza niż średnica jego aluminiowego odpowiednika. Mniejsze rozmiary przynoszą oszczędność między innymi materiałów magnetycznych, materiałów używanych w obudowach silników i transformatorów, materiałów izolacyjnych w przewodach oraz materiałów używanych do prowadzenia kabli w infrastrukturze miejskiej. Daje to korzyści ekonomiczne (niższe koszty) i ekologiczne (mniej wykorzystanego materiału).
Takie same korzyści daje używanie miedzi w orurowaniu urządzeń klimatyzacyjnych. Doskonałe przewodnictwo cieplne miedzi w połączeniu z jej wytrzymałością mechaniczną umożliwia stosowanie rur o mniejszej średnicy, wytrzymujących wyższe ciśnienie, które jest wymagane w przypadku stosowania czynników chłodzących przyjaznych dla środowiska. Poza bezpośrednim zwiększeniem efektywności energetycznej, instalacje o mniejszych rozmiarach przyczyniają się do oszczędności materiałów i dają korzyści ekonomiczne oraz ekologiczne.
Korzyści z używania miedzi w cyklu życia produktów
7. Miedź charakteryzuje się wysoką trwałością
Miedź jest bardzo trwałym materiałem, który zachowuje niemal niezmienione parametry eksploatacyjne przez cały okres życia urządzenia. Istnieje znikome prawdopodobieństwo, że komponent miedziany będzie przyczyną zakończenia okresu eksploatacji urządzenia.
8. Więcej miedzi to większe bezpieczeństwo i niezawodność
Degradacja urządzeń (np. izolacji przewodów lub uzwojenia silnika) jest często wynikiem powstawania nadmiernej ilości ciepła spowodowanego przepływem prądu większego niż ten, dla którego zaprojektowano urządzenie. Optymalizacja średnicy przewodnika zmniejsza ryzyko pożaru wywołanego przepływem prądu, zwiększa niezawodność urządzeń, przedłuża okres ich eksploatacji, obniża koszty napraw i minimalizuje konieczność tworzenia instalacji zapasowych. Przewodniki miedziane umożliwiają też stosowanie lepszych połączeń (spawanych i śrubowych). Połączenia są zazwyczaj słabymi punktami, a więc ich trwałość zwiększa niezawodność systemu energetycznego.
9. Miedź charakteryzuje się dużą odpornością mechaniczną
Wytrzymałość mechaniczna miedzi jest bardzo ważna w przypadku urządzeń elektrycznych, które muszą wytrzymać działanie prądu zwarciowego oraz w zastosowaniach termicznych, gdzie występują wysokie ciśnienia. Wysoka wytrzymałość mechaniczna miedzi i jej stopów w połączeniu z jej wysokim przewodnictwem elektrycznym i termicznym warunkuje efektywność i miniaturyzację infrastruktury.
10. Miedź jest bardzo odporna na korozję
Ponieważ na powierzchni miedzi tworzy się warstwa pasywacyjna, jest ona bardzo odporna na korozję i różne czynniki środowiskowe, takie jak powietrze, woda, gleba, a nawet woda morska czy różne chemikalia. Ponadto, ponieważ miedź w szeregach metalicznych pełni funkcję katody, jest bardzo odporna na korozję galwaniczną. W efekcie miedź zachowuje wysokie przewodnictwo elektryczne i termiczne przez wiele lat. Korozja nie obniża również mechanicznej odporności miedzi, co jest jedną z przyczyn jej wysokiej trwałości.
ZOBACZ TAKŻE:
Fotowoltaika i jej optymalizacja. Rola trwałości materiałów i efektywności energetycznej
